Лекція №6 I-d діаграма вологого повітря.

Вологим повітрям називається парогазова суміш, що складається з сухого повітря і водяних парів. Знання властивостей цієї суміші необхідне в метеорології, екології, для розуміння процесів конденсації водяної пари та випаровування вологи, роботи сушарок та інших пристроїв.

Вологе повітря, що містить максимальну кількість водяної пари при даній температурі називається насиченим. Повітря з меншою кількістю водяної пари називається ненасиченим. Водяний пар в повітрі звичайно знаходиться в невеликій кількості і в перегрітому стані. Тому з достатньою для практичних розрахунків точністю до нього можна застосовувати закони ідеальних газів.

Головні характеристики вологого повітря визначають за допомогою приладу, який називають психрометром. Він складається з двох однакових термометрів: сухого і змоченого. Балон змоченого термометра обгорнуто батистом, змоченим дистильованою водою. З поверхні матеріалу відбувається випаровування вологи, причому інтенсивність випаровування залежить від вологості оточуючого повітря. Чим нижча вологість оточуючого повітря, тим інтенсивніше відбувається випаровування вологи і тим нижчою буде температура змоченого термометра.

Після зняття відліку за цими термометрами можна визначити усі інші параметри повітря за психрометричними таблицями, діаграмами та графіками.

Іншим приладом для вимірювання вологості повітря є гігрометр. В практиці технічних вимірювань застосовують: волосяні, електричні та інфрачервоні гігрометри. Усі вони дозволяють безпосередньо вимірювати відносну вологість повітря.

Головні характеристики вологого повітря.

До головних характеристик вологого повітря відносять наступні: відносну і абсолютну вологість, вологовміст, температуру точки роси, парціальний тиск водяної пари в повітрі та ентальпію вологого повітря.

Точка роси – температура до якої необхідно охолодити ненасичене повітря щоб воно стало насиченим.

Згідно з законом Дальтона тиск вологого повітря

. (1)

Парціальний тиск водяної пари визначають за таблицями при температурі точки роси.

Відносна вологість – визначає рівень насичення повітря водяною парою

Якщо вологе повітря насичене то , у всіх інших випадках і кажуть, що повітря ненасичене.

Абсолютна вологість – (D) це маса вологи, що міститься в 1м³ вологого повітря.

Вологовміст (d) г/кг сухого повітря – це маса водяної пари віднесена до одиниці маси сухого повітря, що знаходяться у вологому повітрі.

Якщо скористатися рівнянням Менделеева - Клапейрона ( ) то можна записати . Підставивши відповідні молекулярні маси води і повітря , одержимо

З цієї формули видно, що між вологовмістом і парціальним тиском водяної пари існує однозначна залежність.

Ентальпія (і) вологого повітря – є одним з головних параметрів вологого повітря і широко використовується при розрахунках сушарок, систем вентиляції та кондиціонування мікроклімату. Ентальпію зазвичай відносять до одиниці маси сухого повітря. Її визначають як суму трьох складових: теплоти, що акумулюється сухим повітрям, водяною парою та теплоти випаровування вологи. Формула має вигляд, кДж/кг сухого повітря

.

I-d діаграма вологого повітря.

Питання, що відносяться до вологого повітря зручно і легко вирішуються за допомогою i-d діаграми, запропонованої у 1918 р. проф. Л.К. Рамзіним. В цій діаграмі графічно пов’язані між собою головні параметри, що визначають тепловологісний стан повітря. Це: температура t, відносна вологість φ, вологовміст d, ентальпія і, парціальний тиск водяної пари в повітрі Рп. Знаючи будь-які два параметра можна знайти точку на i-d діаграмі та визначити усі інші параметри.

I-d діаграма побудована в косокутній системі координат. По вісі ординат відкладено значення ентальпії і, кДж/кг, по вісі абсцис, яка проходить під кутом 135^О до вісі і , – значення вологовмісту d, г/кг сухого повітря. Таким чином, на діаграмі наносяться лінії постійних ентальпій і вологовмісту. Крім них, на діаграму також нанесено ізотерми у вигляді прямих ліній, та криві постійної вологості φ. В нижній частині діаграми знаходиться крива (або вісь) парціального тиску повітря.

Усе поле діаграми поділене на дві частини лінією вологості . Ця лінія відповідає стану насичення повітря водяною парою. Вище неї знаходиться ненасичене вологе повітря. Нижче – область конденсації водяних парів.

Визначення температури точки роси. Для цього необхідно з точки, що характеризує стан повітря по лінії опуститися до перетину з лінією . Ізотерма, що проходить через цю точку визначає шукану температуру точки роси.

З практичної точки зору дуже важливим є визначення параметраметрів стану повітря по сухому і мокрому термометру. Для цього по ізотермі мокрого термометра визначаємо точку на лінії . Через неї проводимо лінію до перетину з ізотермою сухого термометра. Отримана на перетині точка відображає стан цього вологого повітря.

І-d діаграма зручна не лише для визначення параметрів стану повітря, але й для побудови ліній зміни його стану. Наприклад при охолодженні, нагріванні, зволоженні чи осушенні.